[發(fā)明專利]橡膠與熱塑性材料的共混膠料及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410474735.8
• 申請(qǐng)日: 2014-10-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104231352A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周新聰;閆志敏;秦紅玲;劉凱;王浩;徐春濤;唐育民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L9/02
• 分類號(hào): C08L9/02;C08L23/06;C08K13/02;C08K3/06;C08K5/12;C08K3/04;C08K3/30;B29C35/02
• 代理公司: 武漢開(kāi)元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮(zhèn)西

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及船舶水潤(rùn)滑復(fù)合橡膠尾軸承材料的技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種橡膠與熱塑性材料的共混膠料及其制備方法。?

背景技術(shù)

水潤(rùn)滑軸承與傳統(tǒng)的油潤(rùn)滑軸承相比在材料選擇上存在較大的差異，這主要是由于工作介質(zhì)發(fā)生較大的改變所致。主要是因?yàn)樗疂?rùn)滑軸承用水作潤(rùn)滑劑，水對(duì)金屬材料的腐蝕性較大，水的粘度低，水膜薄且難以形成。因而在水潤(rùn)滑橡膠尾軸承材料的選擇上就必須更加注重材料的自潤(rùn)滑性能以及減振抗噪的能力。對(duì)艦船尾管用水潤(rùn)滑橡膠尾軸承材料性能要求則更高，需具備：良好的自潤(rùn)滑性能，以降低其在中低速段的摩擦系數(shù)；良好的減振降噪性能，以減少艦船水潤(rùn)滑尾軸承摩擦振動(dòng)及噪聲，增強(qiáng)其乘坐舒適性、隱蔽性和生存能力；高比壓，以提高尾軸承的承載能力，降低零部件的質(zhì)量、體積，增強(qiáng)艦船的便捷性；優(yōu)良的物理力學(xué)性能，如高的扯斷強(qiáng)度，低的吸水膨脹率、高溫不蠕變、不水解等；低的系統(tǒng)磨損，以延長(zhǎng)使用壽命，節(jié)省運(yùn)行維護(hù)的成本。?

水潤(rùn)滑尾軸承材料的使用主要經(jīng)歷了兩個(gè)階段：水潤(rùn)滑尾管軸承材料的使用經(jīng)歷了兩個(gè)階段。?

第一階段是以鐵犁木為代表的木質(zhì)和棉質(zhì)材料。?

第二階段是以橡膠為代表的高彈性高分子化合物。水潤(rùn)滑天然橡膠軸承出現(xiàn)在20世紀(jì)20年代。二戰(zhàn)期間發(fā)現(xiàn)天然橡膠在高速?zèng)_擊力作用下會(huì)發(fā)生不可逆的硫化還原，甚至還原到漿糊狀液態(tài)而迅速的被丁?腈、氯丁等單體橡膠取代。丁晴、氯丁等水潤(rùn)滑橡膠軸承的突出優(yōu)點(diǎn)是吸震、抗沖擊性能優(yōu)異，不污染水域。但缺點(diǎn)也很突出：承載能力低，設(shè)計(jì)比壓只有油潤(rùn)滑軸承的1/3。在啟動(dòng)、停機(jī)、低速運(yùn)轉(zhuǎn)等工況下，會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)噪聲(Bearing?Noise)，嚴(yán)重威脅艦船的安全性、隱蔽性及生存能力，對(duì)水下潛器來(lái)說(shuō)這是致命的弱點(diǎn)。因此對(duì)橡膠材料的改性一直是研究熱點(diǎn)之一。?

美國(guó)為降低水下潛器尾部噪聲，在上世紀(jì)七十年代開(kāi)展了以橡膠為基體的復(fù)合材料的研究，最終形成系列包括MIL-DTL-17901C(SH)在內(nèi)的系列水潤(rùn)滑橡膠軸承軍用標(biāo)準(zhǔn)，使其在該領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位。美國(guó)專利4735982公布的材料是通過(guò)共混改性法制備的。該材料以超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、硫化橡膠和石墨等粉體為主要原料，混合均勻后經(jīng)模壓制造軸承。具有硬度高，摩擦系數(shù)低，系統(tǒng)磨損率低，承載比壓高的特點(diǎn)。?

國(guó)內(nèi)對(duì)橡膠軸承材料的改性主要通過(guò)添加碳纖維，納米ZnO_w等進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)改性。此種改性方法雖然可以在一定程度上提高橡膠基體材料的承載能力和物理力學(xué)性能，但是性能提高空間有限，補(bǔ)強(qiáng)材料添加過(guò)多，則會(huì)破壞材料本身的彈性和物理力學(xué)性能。也有學(xué)者通過(guò)表面氫化或高能量離子處理提高橡膠材料表面的親水性，以使其邊界潤(rùn)滑效果更好，更易形成流體動(dòng)壓潤(rùn)滑。我國(guó)在艦船上使用水潤(rùn)滑軸承的歷史也很悠久，取得了一些經(jīng)驗(yàn)。但材料的摩擦系數(shù)、振動(dòng)噪聲相對(duì)較高，尤其是在低速時(shí)。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)水潤(rùn)滑橡膠尾軸承材料的上述問(wèn)題，提供一種橡膠與熱塑性材料的共混膠料及其制備方法，制備得到共混膠料具有良好的低速性能，且減振降噪性能優(yōu)異，承載能力高的特點(diǎn)。?

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的一種橡膠與熱塑性材料的共?混膠料，所述共混膠料的原料按重量份數(shù)比計(jì)包括：60～90份的丁晴橡膠、5～30份的超高分子量聚乙烯、2～20份的固體潤(rùn)滑劑、1～3份的硫磺、0.5～2份的促進(jìn)劑、15～20份的補(bǔ)強(qiáng)劑、1～3份的防老化劑、1～3份的活化劑和1～5份的鄰苯二甲酸二辛脂。?

丁腈橡膠(丁二烯一丙烯腈橡膠，簡(jiǎn)稱NBR)，由丁二烯與丙烯腈共聚而制得的一種合成橡膠，平均分子量70萬(wàn)左右。硫磺能與丁腈橡膠進(jìn)行硫化反應(yīng)。鄰苯二甲酸二辛脂具有增塑劑的作用。?

NBR結(jié)合丙烯腈量大體可分為極高腈(42～53％)，高腈(35～41％)，中高腈(28～34％)，中腈(24～27％)和低腈(16～23％)5種。NBR中結(jié)合丙烯腈量增加時(shí)，其分子極性增加，對(duì)溶劑的穩(wěn)定性提高，耐磨性和氣密性改善；耐寒性、回彈性及壓縮永久變形性能下降；另外，隨著結(jié)合丙烯腈量的增加，丁腈橡膠的拉伸強(qiáng)度、彈性模量、抗撕裂強(qiáng)度和硬度均增大，而扯斷伸長(zhǎng)率下降；化學(xué)穩(wěn)定性和耐熱性提高；硫化速度加快，門(mén)尼焦燒時(shí)間變短；流動(dòng)性和動(dòng)態(tài)力學(xué)性能變差；與PVC的相容性變好。?

不同牌號(hào)的NBR的分子量分布差異較大。分布寬時(shí)，可塑性及加工性能改善，但過(guò)寬時(shí)，拉伸強(qiáng)度和彈性模量等性能下降。聚合時(shí)必須控制適當(dāng)?shù)姆肿恿亢头肿恿糠植肌?

試驗(yàn)證明：當(dāng)丁腈橡膠中丙烯腈含量為28～34％時(shí)，水潤(rùn)滑尾軸承材料的耐磨、減振降噪性能最優(yōu)。?